package com.linran.structure_algorithm.数据结构.lesson9_图;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class Graph {
    private List<String> vertexList;//存储顶点的集合
    private int[][] edges;//存储图对应的领结矩阵
    private int numOfEdges; //表示边的数目
    //记录某个决定点是否被访问过
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        String[] vertexs = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        Graph graph = new Graph(n);
        //添加顶点
        for (String vertex : vertexs) {
            graph.insertVertex(vertex);
        }
        //添加边
        // A-B A-C B-C B-D B-E
        graph.insertEdge(0, 1, 1); // A-B
        graph.insertEdge(0, 2, 1); // A-C
        graph.insertEdge(1, 2, 1); // B-C
        graph.insertEdge(1, 3, 1); // B-D
        graph.insertEdge(1, 4, 1); // B-E
        //显示一把领结矩阵
        graph.showGraph();

        //测试深度优先遍历
//        graph.dfs();
        //测试广度优先遍历
        graph.bfs();
    }

    //构造器
    public Graph(int n) {
        //初始化举证和vertexList
        edges = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<>(n);
        numOfEdges = 0;
        isVisited = new boolean[n];
    }

    // 广度优先bfs
    public void bfs() {
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                bfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    // 对一个节点进行官渡优先遍历的方法
    public void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
        int u; // 表示队列的头节点对应的下标
        int w; // 邻节点w
        //队列，节点访问的顺序记录
        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>();
        //访问节点
        System.out.println(getValueByIndex(i) + "=>");
        //标记为已访问
        isVisited[i] = true;
        //将节点加入队列
        queue.addLast(i);

        while (!queue.isEmpty()) {
            //取出队列的头节点下标
            u = queue.removeFirst();
            //得到第一个邻节点的下标w
            w = getFirstNeighbor(u);
            while (w != -1) {
                //是否访问过
                if (!isVisited[w]) {
                    System.out.println(getValueByIndex(w) + "=>");
                    //标记已访问
                    isVisited[w] = true;
                    //入队
                    queue.addLast(w);
                }
                //以u为前驱点，找w后一个邻节点
                w = getNextNeighbor(u, w); // 提现广度优先
            }
        }
    }

    //深度优先遍历
    public void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
        //首先我们访问该节点,输出
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将该节点设置为已经访问过
        isVisited[i] = true;
        //查找节点i的第一个邻结点
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1) { //说明有
            if (!isVisited[w]) { // w没有访问过
                dfs(isVisited, w);
            }
            //如果w已访问过
            w = getNextNeighbor(i, w);
        }
    }

    //对dfs进行一个重载，遍历我们所有的节点，并进行dfs
    public void dfs() {
        //遍历所有的节点，进行dfs[回溯]
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                dfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    /**
     * 得到第一个领接节点的下标w
     *
     * @param index
     * @return 如果存在就返回对应的下标，否则返回-1
     */
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int j = 0; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[index][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //根据前一个领结节点的下标来获取下一个邻结点
    public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
        // 在这一行继续找寻下一邻结点
        for (int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[v1][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //图中常用的方法
    //返回节点的个数
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    //得到边的数目
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }

    //返回节点i对应的值，数据 0->"A" 1->"B" 2->"C"
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    //返回v1和v2的权值
    public int getWeight(int v1, int v2) {
        return edges[v1][v2];
    }

    //插入节点
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertexList.add(vertex);
    }

    //显示对应的矩阵
    public void showGraph() {
        for (int[] link : edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }
    //添加边

    /**
     * @param v1     表示点的下标，即第几个顶点 "A"-"B" "A" -> 0
     * @param v2     表示第二个顶点对应的下标
     * @param weight 值
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdges++;
    }


}
